Während Unternehmen auf der ganzen Welt darum kämpfen, mehr Rechenzentren zu bauen, um Modelle der künstlichen Intelligenz (KI) zu betreiben, untersuchen Forscher, ob lebende menschliche Zellen in Computersystemen verwendet werden könnten.
Ein australisches Start-up gibt an, das weltweit erste Gerät entwickelt zu haben, mit dem Benutzer „Code“ auf lebenden menschlichen Gehirnzellen ausführen können.
Cortical Labs hat ein System entwickelt, das im Labor gezüchtete Neuronen mit Silizium-Hardware kombiniert und es Benutzern ermöglicht, Anwendungen zu erkunden, die von Neurowissenschaften und Krankheitsmodellierung bis hin zu Robotik und künstlicher Intelligenz (KI) reichen.
Das System CL1 funktioniert, indem es Neuronen aus Stammzellen züchtet und sie auf Chips platziert, die elektrische Signale senden und empfangen können.
„Wir verwenden diese Zellen eher wie einen technischen Ansatz, um etwas zu bauen, das es noch nie zuvor gab und das möglicherweise Eigenschaften hat, die wir noch nie zuvor nutzen konnten. Und bis jetzt sind die Ergebnisse sehr aufregend“, sagte Brett J. Kagan, wissenschaftlicher Leiter und Chief Operating Officer bei Cortical Labs, gegenüber Euronews Next.
„Alles, was Sie brauchen, ist ein wenig Blut oder etwas Haut, und Sie können einen unbegrenzten Vorrat dieser Zellen erzeugen, die Sie dann in Neuronen umwandeln können“, fügte Kagan hinzu.
Das Unternehmen gibt an, dass es an biologischen Rechenanlagen in Melbourne und Singapur arbeitet, wo mehrere Einheiten seines Systems bereitgestellt und aus der Ferne abgerufen werden könnten.
Wie unterscheidet es sich vom herkömmlichen Siliziumchip?
CL1 ermöglicht es Benutzern, direkt mit den Neuronen zu interagieren, elektrische Signale als Eingaben zu senden und zu interpretieren, wie die Zellen in Echtzeit reagieren.
Ähnlich wie bei herkömmlichen Computersystemen werden Siliziumchips verwendet, die jedoch mit Mikroelektroden ausgestattet sind, die mit lebenden Neuronen kommunizieren, Signale senden und deren Antworten als Teil der Berechnung lesen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Computern auf Siliziumbasis verwendet das schuhkartongroße System lebende Zellkulturen, die zum Überleben eine nährstoffreiche Flüssigkeit benötigen, ein Ansatz, der manchmal als „Wetware“ bezeichnet wird.
Laut Cortical Labs betreiben rund 120 Einheiten eines solchen Systems ein kleines Rechenzentrum in Melbourne, Australien.
Obwohl die Idee, Neuronen im Labor zu züchten, nicht neu ist, hat Cortical Labs nach eigenen Angaben einen anderen Weg eingeschlagen: Die Standardisierung eines Systems, das bei der Verbindung von Zellkulturen mit elektronischen Schnittstellen einfacher verwendet werden kann, anstatt komplexe, maßgeschneiderte Laboraufbauten zu erfordern.
Effizienz findet sich in der Humanbiologie
Was früher Monate oder Jahre spezialisierter Laborarbeit erforderte, kann dank der integrierten Plattform jetzt in Stunden oder Tagen erledigt werden, so das Unternehmen.
Eine solche Interaktion mit biologischen Neuronen könnte das Rechnen energieeffizienter und anpassungsfähiger machen als herkömmliche Systeme.
„Biologie ist unglaublich energieeffizient. Wir (Menschen) benötigen keine großen Datenmengen“, sagte Kagan.
„Ich habe eine kleine Tochter, und damit sie lernen kann, was ein Hund ist, muss sie nur ein paar Bilder von einem Hund sehen. Maschinelles Lernen muss Zehntausende, Hunderttausende umfassen, je nachdem, um welche Aufgabe es sich handelt. Wir können auch mit Unsicherheit und verrauschten Informationen umgehen“, fügte er hinzu.
Die Verwendung von Zellen menschlichen Ursprungs könnte auch in der Forschung Anwendung finden. Da die Neuronen aus Spenderproben gezüchtet werden, können sie genetische Merkmale widerspiegeln, sodass Wissenschaftler im Labor untersuchen können, wie Zellen auf verschiedene Behandlungen reagieren.
Allerdings sind herkömmliche Computer auf Siliziumbasis bei präzisen und schnellen mathematischen Berechnungen nach wie vor weitaus effektiver, sagte Kagan. Fortschritte bei aktuellen KI-Systemen stoßen möglicherweise an praktische Grenzen, da sie immer größere Datenmengen und Rechenleistung erfordern.
Stattdessen werden künftige Systeme wahrscheinlich biologische und siliziumbasierte Ansätze integrieren, um Fähigkeiten zu erreichen, die keines von beiden allein bieten könnte, sagte der Mitbegründer.
„Die Zukunft der Datenverarbeitung liegt darin, dass wir alle uns zur Verfügung stehenden Tools nutzen können, um das beste Ergebnis zu erzielen.“
Einige Experten sind sich einig, dass biologische Systeme Vorteile wie geringen Energieverbrauch und Anpassungsfähigkeit bieten, fragen sich jedoch, wie weit aktuelle Ansätze gehen können.
„Wenn man nur ein flaches Netzwerk menschlicher Neuronen verwendet, glaube ich nicht, dass dies im Vergleich zu herkömmlichen Systemen auf Siliziumbasis große Vorteile hätte“, sagte Alysson R. Muotri, Direktor des Sanford Stem Cell Education and Integrated Space Stem Cell Orbital Research (ISSCOR) Center an der University of California in San Diego in den Vereinigten Staaten, gegenüber Euronews Next.
Er sagte, dass komplexere, dreidimensionale gehirnähnliche Strukturen, sogenannte Organoide, ein größeres Potenzial bieten könnten, obwohl diese noch experimentell sind.
Ethische Fragen rund um die Biologie in der Informatik
Die Verwendung menschlicher Zellen in der Datenverarbeitung wirft ethische Fragen auf, obwohl Forscher sagen, dass der Grad der Besorgnis von der Komplexität des Systems abhängt.
Muotri sagte, er sehe keine größeren Probleme bei einfacheren Netzwerken menschlicher Neuronen, wie sie beispielsweise von Unternehmen wie Cortical Labs verwendet werden.
Er warnte jedoch davor, dass komplexere gehirnähnliche Strukturen eine Herausforderung darstellen könnten.
„Die anatomische Organisation des Gewebes … kann wahrscheinlich zu einer Art Erlebnis in einem Gericht führen“, sagte er. „Das könnte eine Art Bewusstsein schaffen … und manchen Menschen könnte es unangenehm sein, das zu wissen.“
Solche Bedenken, fügte er hinzu, könnten im Zuge der Weiterentwicklung der Technologie neue Regeln und Aufsicht erfordern.
Kagan sagte, der Ansatz von Cortical Labs könne ethische Vorteile bieten, darunter die Reduzierung der Notwendigkeit von Tierversuchen und die Ermöglichung einer besseren Kontrolle über biologische Systeme.
„Wir finden, dass dies ein viel besserer Ansatz ist“, sagte er.
